赵 号， 郭继峰， 张龙镇， 杨春梅

(东北林业大学 信息与计算机工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150040)

PM2.5(环境中空气动力学当量直径≤2.5 mm的颗粒物)粒径非常小，并且吸附大量有毒有害物质，危害人类健康和大气环境。众多学者从物理、化学、生态学等方面研究负氧离子对PM2.5及以下微尘的捕捉、凝聚和沉淀作用，获得了许多有益成果[1-5]。负氧离子存在时间极短，最长不过几十秒就被吸收合并，传统研究过程中一般采用物理或者化学方法获得负氧离子进行实验观察[6-9]。该方法产生的负氧离子含有多种副产品，对人体不利甚至有害，而且不能保证负氧离子作用效果的独立性。理想的负氧离子来源是自然的森林、海洋或者湖泊等。因此，开发一种能够利用自然生态环境中的空气负氧离子进行实验观察的仪器装置十分必要。

1 功能与结构设计

1.1 实验装置功能原理图

为方便观察容器内反应物作用过程和设备的工作状态，设计透明密闭容器作为PM2.5实验样品和空气负氧离子的作用容器。容器壁上嵌入式安装传感器、通风口等功能部件，其结构原理如图1所示。从装置的透光、便携和安装强度3个方面考虑，选用铝合金作为容器框架，聚甲基丙烯酸甲酯(通常称有机玻璃，其透光率达到92%，密度为1.18 g/cm3，而且抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7～18倍)作为容器壁板。

图1 实验装置结构原理图

装置设计4个高度可调的地脚螺栓作为支撑，适合野外安装，配套减震橡胶。安装内嵌式负离子浓度传感器和PM2.5浓度检测传感器各两套，用于容器内不同位置的浓度数据检测，传感器数量可根据需要在留洞位置增减。……